Γιατί το καυτό νερό παγώνει πιό γρήγορα από το κρύο; Ο Μέγας Αριστοτέλης είχε ανακαλύψει στα «Μετεωρολογικά» του το «Φαινόμενο Mpemba» που δεν έχει εξηγήσει ακόμη η Επιστήμη

ΙΔΟΥ το θρυλικό απόσπασμα από τα Μετεωρολογικά του Αριστοτέλους που μάς κρύβουν οι χριστιανομπολσεβίκοι καθηγητές στα σχολεία:

"..συμβάλλεται δ᾿ ἔτι πρὸς τὴν ταχυτῆτα τῆς πήξεως καὶ τὸ προτεθερμάνθαι τὸ ὕδωρ· θᾶττον γὰρ ψύχεται. διὸ πολλοὶ ὅταν τὸ ὕδωρ ψῦξαι ταχὺ βουληθῶσιν, εἰς τὸν ἥλιον τιθέασι πρῶτον, καὶ οἱ περὶ τὸν Πόντον ὅταν ἐπὶ τοῦ κρυστάλλου σκηνοποιῶνται πρὸς τὰς τῶν ἰχθύων θήρας (θηρεύουσι γὰρ διακόπτοντες τὸν κρύσταλλον), ὕδωρ θερμὸν περιχέουσι τοῖς καλάμοις διὰ τὸ θᾶττον πήγνυσθαι· χρῶνται γὰρ τῷ κρυστάλλῳ ὥσπερ τῷ μολύβδῳ, ἵν᾿ ἠρεμῶσιν οἱ κάλαμοι. θερμὸν δὲ γίγνεται ταχὺ τὸ συνιστάμενον ὕδωρ ἔν τε ταῖς χώραις καὶ ταῖς ὥραις ταῖς ἀλεειναῖς..."

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΗΣ («Μετεωρολογικά» (A 12 348b31–349a4 )

Ο Αριστοτέλης στο παραπάνω κείμενο μας πληροφορεί ότι :

"το νερό αν έχει προηγουμένως θερμανθεί συμβάλλει στην γρηγορότερη κατάψυξη του, διότι έτσι ψύχεται νωρίτερα. Ως εκ τούτου, πολλοί άνθρωποι, όταν θέλουν να κρυώσουν νερό γρήγορα, ξεκινούν και το τοπετούν πρώτα στον ήλιο. Έτσι, οι κάτοικοι του Πόντου όταν στρατοπεδεύουν στον πάγο για ψάρια (κόβουν μια τρύπα στον πάγο και έπειτα ψαρεύουν) και ρίχνουν ζεστό νερό γύρω από τα καλάμια τους ώστε να παγώσει πιο γρήγορα...."

Το σωτήριον έτος 2012, η Βασιλική Εταιρεία Χημείας της Βρετανίας αποφάσισε να προσφέρει χρηματικό έπαθλο σε όποιον καταφέρει να δώσει απάντηση σε μια από τις παλαιότερες «σπαζοκεφαλιές»: γιατί το ζεστό νερό παγώνει ταχύτερα από το κρύο; Το φαινόμενο απασχολεί εδώ και αιώνες επιστήμονες ακόμη και φιλοσόφους χωρίς μέχρι σήμερα να έχει βρεθεί η απάντηση. Οποιος καταφέρει να απαντήσει πειστικά θα λάβει 1250 ευρώ.

Το φαινόμενο

Αν τοποθετήσουμε σε ένα ψυγείο δύο δοχεία με ίση ποσότητα νερού το ένα εκ των οποίων έχει θερμοκρασία 35 βαθμών Κελσίου και το άλλο 100 βαθμών Κελσίου θα διαπιστώσουμε ότι αυτό που θα παγώσει πρώτο είναι το νερό των 100 βαθμών Κελσίου.

Το φαινόμενο είναι γνωστό από τα αρχαία χρόνια και έχει απασχολήσει πολύ γνωστά ονόματα της επιστήμης και διανόησης από τον Αριστοτέλη μέχρι τον Φράνσις Μπέικον και τον Καρτέσιο. Κανένας όμως δεν κατάφερε μέχρι σήμερα να βρει την εξήγηση.

Φαινόμενο Mpemba

Tiς τελευταίες δεκαετίες είναι γνωστό ως «Φαινόμενο Mpemba» από το όνομα του Τανζανού μαθητή Erasto Mpemba. Ο Mpemba όντας φοιτητής το 1968 είδε κατά τη διάρκεια πειραμάτων το φαινόμενο και απευθύνθηκε στους καθηγητές του για να πάρει απαντήσεις οι οποίοι όμως τον αγνόησαν. Ο Mpemba δεν τα παράτησε και ήρθε σε επαφή με τον Ντένις Οσμπορν καθηγητή του πανεπιστημίου Νταρ ελ Σαλάμ της Τανζανίας ο οποίος δέχτηκε να ασχοληθεί με το ζήτημα. Η μελέτη που εξέδωσε για το φαινόμενο είχε τον τίτλο «Φαινόμενο Mpmeba», τίτλος που επικράτησε τελικά στην επιστημονική κοινότητα. Σύμφωνα με την απόφαση της Βασιλικής Εταιρείας Χημείας οι ενδιαφερόμενοι έχουν προθεσμία μέχρι τις 30 Ιουλίου για να καταθέσουν τις θεωρίες τους.

Ο κάθε επιστήμονας όταν "ανακαλύπτει" ένα φαινόμενο διαβάζοντας τα πρωτότυπα κείμενα αισθάνεται για δεύτερη φορά και εκείνος το δέος της πρώτης ανακάλυψης, με τα μάτια του πρώτου ερευνητή . Άλλωστε δεν πρέπει να ξεχνάμε οτι η γλώσσα είναι για το μυαλό περισσότερα απ’ ό,τι είναι το φως για το μάτι , όπως αναφέρει σε έναν "αφορισμό" του ο Αμερικανός συγγραφέας επιστημονικής φαντασίας Γουίλιαμ Γκίμπσον.

ΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΜΠΕΜΠΑ ΚΑΙ Η ΑΜΦΙΣΒΗΤΗΣΗ ΕΝΟΣ ΜΑΘΗΤΗ

Η ιστορία που ακολουθεί έχει περισσότερη παιδευτικό , παρά επιστημονικό χαρακτήρα . Το 1963, ένας δεκατρίαχρονος Αφρικανός μαθητής με το όνομα Erasto Mpemba, στην Ενωμένη Δημοκρατία της Τανζανίας, έφτιαχνε παγωτό στο σχολείο, το οποίο έκανε αναμιγνύοντας βραστό γάλα με ζάχαρη. Υποτίθεται ότι θα περίμενε να κρυώσει το γάλα πριν το τοποθετήσει στο ψυγείο, αλλά βιαστικά έβαλε το γάλα του μέσα στο ψυγείο χωρίς να το κρυώσει. Προς έκπληξή του, διαπίστωσε ότι το ζεστό γάλα έγινε παγωτό, πριν από αυτό των άλλων μαθητών. Ζήτησε από τον καθηγητή φυσικής του μια εξήγηση, αλλά αυτός του είπε ότι μάλλον πρέπει να έχει μπερδευτεί και οτι αυτό δεν γίνεται ....

Ο Μπέμπα πίστεψε τον δάσκαλό του. Αργότερα εκείνη την χρονιά συνάντησε έναν φίλο του που έφτιαχνε και πουλούσε παγωτό στην πόλη Τάνγκα. Ο φίλος του είπε στον Mpemba ότι όταν έκανε παγωτό, έβαζε το ζεστό μείγμα στο ψυγείο και αυτό πάγωνε γρηγορότερα. Ο Mpemba διαπίστωσε ότι άλλοι πωλητές παγωτού στην Τάνγκα χρησιμοποιούσαν την ίδια πρακτική. Αργότερα, όταν πήγε στο γυμνάσιο, ο Μπέμπα έμαθε τον νόμο ψύξης του Νεύτωνα. Ο Μπέμπα ρώτησε τον δάσκαλό του γιατί το ζεστό γάλα πάγωσε πριν από το κρύο γάλα όταν τα έβαλε στην κατάψυξη. Ο δάσκαλος απάντησε και πάλι ότι πρέπει να έχει μπερδευτεί. Όταν ο Μπέμπα συνέχιζε να υποστηρίζει την άποψή του, ο δάσκαλος τον προσέβαλε και από τότε, ο δάσκαλος και όλη η τάξη θα συνεχίσουν να επικρίνουν τα "λάθη του Μπέμπα" στα μαθηματικά και τη φυσική. Χαρακτηριστικά του έλεγαν "Αυτά είναι τα μαθηματικά του Μπέμπα"ή "Αυτή είναι η φυσική του Μπέμπα."

Λίγο αργότερα ο Μπέμπα δοκίμασε το πείραμα με ζεστό και κρύο νερό στο εργαστήριο βιολογίας του σχολείου του. Ανακάλυψε και πάλι ότι το ζεστό νερό πάγωσε νωρίτερα. Αυτό έγινε ενώ ήταν μαθητής στο δευτεροβάθμιο σχολείο Magamba της Τανζανίας. Αφού πέρασε τις εξετάσεις του σε άλλο επίπεδο, πήγε στο δευτεροβάθμιο σχολείο Mkwawa (πρώην Γυμνάσιο), στην Iringa, της Τανζανίας. Στο γυμνάσιο, ο διευθυντής του σχολείου κάλεσε τον φυσικό Denis Osborne, από το University College του Dar Es Salaam, στο συνέδριό τους με θέμα «Φυσική και ανάπτυξη της Τανζανίας», στο οποίο έδωσε διάλεξη για τη φυσική. Μετά τη διάλεξη, ο Μπέμπα του έθεσε την ερώτηση:

"Εάν πάρετε δύο παρόμοια δοχεία με ίσους όγκους νερού, το ένα στους 35 ° C (95 ° F) και το άλλο στους 100 ° C (212 ° F), και τα βάλετε σε καταψύκτη, αυτό που ξεκίνησε στους 100 ° C (212 ° F) παγώνει πρώτα. Γιατί?"

Η ερώτηση είχε ως αποτέλεσμα την έκρηξη γέλιου από το ακροατήριο των μαθητών, μαζί με γελοιοποίηση από τους συμμαθητές και τον δάσκαλό του. Ο Osborne είπε ότι δεν μπορούσε να σκεφτεί καμία εξήγηση, αλλά θα δοκιμάσει το πείραμα αργότερα. Όταν επέστρεψε στο εργαστήριό του, ζήτησε από έναν νεαρό τεχνικό να ελέγξει τον ισχυρισμό του Mpemba. Ο τεχνικός αργότερα ανέφερε ότι πράγματι το ζεστό νερό πάγωσε πρώτα και είπε "Αλλά θα συνεχίσουμε να επαναλαμβάνουμε το πείραμα μέχρι να πάρουμε το σωστό αποτέλεσμα." Ωστόσο, οι επαναλαμβανόμενες δοκιμές έδωσαν το ίδιο αποτέλεσμα και το 1969 οι Mpemba και Osborne έγραψαν τα αποτελέσματά τους (Mpemba, Erasto B.; Osborne, Denis G. (1969). "Cool?" Physics Education (Institute of Physics) 4: 172–175) .

Το άρθρο του το 1969 προκάλεσε μια τέτοια συζήτηση μεταξύ δασκάλων, μαθητών και του κοινού, ιδίως για το ζήτημα ότι ένας άγνωστος έφηβος από Αφρικανικό σχολείο, μπορεί, κατά μία έννοια, να ανατρέψει ή μάλλον να προσβάλει πειραματικά το νόμο της ψύξης του Νεύτωνα, με τόσο απλό τρόπο . Ο Μπέμπα προφανώς δεν είχε διαβάσει τον Αριστοτέλη , όμως το πείσμα , η αμφισβήτιση και η μεγάλη αξία της παρατήρησης, τον καταξίωσε σε όλη την επιστημονική κοινότητα . Άλλωστε δεν είναι λίγες οι φορές που η αμφισβήτηση αντί να εκτιμηθεί θετικά σαν εκδήλωση διανοητικής ωριμότητας, αντιμετωπίστηκε αρνητικά και λοιδορήθηκε. Βέβαια και πιό γνωστοί φιλόσοφοι, όπως ο Εμπειρικός, ο Descartes, ο Hume, ο Wittgenstein και άλλοι πολλοί που κινήθηκαν σε παράλληλες γραμμές σκέψης, επιχείρησαν να δείξουν ότι, τελικώς, η διαφωνία, η αμφιβολία ή η αμφισβήτηση δεν είναι απλώς μια ιδιοτροπία ή ένα σύμπτωμα του καιρού μας, αλλά είναι προέκταση ή αντανάκλαση της λογικής συμπεριφοράς των ανθρώπων. Πολύ ορθά κατά την άποψή μου το journal of Physics Education της Μεγάλης Βρετανίας το 1979, έδωσε στο φαινόμενο αυτό την ονομασία «φαινόμενο Mpemba» τιμώντας τον μικρό και άγνωστο αμφισβητία.